KR102195845B1 - 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MCU가 스스로 진단을 수행하고, 진단결과를 회신하도록 함으로써 MCU의 이상여부를 빠르게 검출할 수 있도록 한 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러는 전원부로부터 공급되는 전원의 전압을 획득하고, 상기 전압이 설정전압 이내의 값인지 확인하여 상기 설정전압을 초과여부에 따라 이상 플래그의 값을 결정하며, 상기 이상 플래그의 값에 따라 카운트를 클리어하거나 증가시키고, 카운트 값을 설정 카운트 값과 비교하여 이상 여부를 표시하는 진단플래그의 값을 설정하는 MCU를 포함한다.

Description

자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러{FUEL SUPPLY PUMP CONTROLLER HAVING SELF DIAGNOSTIC FUNCTION}

본 발명은 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러에 관한 것으로 특히, MCU가 스스로 진단을 수행하고, 진단결과를 회신하도록 함으로써 MCU의 이상여부를 빠르게 검출할 수 있도록 한 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러에 관한 것이다.

최근에는 차량에 전자제어가 보편화되고 있다. 이로 인해 과거에는 엔진 등 일부의 장치제어 한정되어 사용되던 전자제어가 차량의 가 기능을 제어하기 위한 용도로 확대되었다. 일례로 과거에는 ECU(Engine Control Unit)이 최근에는 ECU(Electronic Control Unit, 이하에서 언급되는 ECU)으로 의미가 확대되었다.

최근의 ECU는 중앙처리장치의 성격을 가지며, 전반적인 제어를 수행하고, 펌프, 모터와 같은 동작부는 ECU의 제어에 의해 동작되는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Control Unit)에 의해 수행되도록 하는 것이 일반적이다.

이러한 MCU의 제어대상을 직접 제어하는 역할을 하기 때문에 차량의 작동에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 MCU들은 ECU의 제어에 따라 제어대상을 제어하는 역할을 수행하며, 구동 드라이버 즉, 제어대상에서 인지할 수 있는 신호의 공급원으로써 구성되는 것이 일반적이다. ECU와 MCU의 연계에 의한 제어의 편의성, 정확성 및 다양한 기능의 구현이 가능하기 때문에 차량에 사용되는 MCU의 수가 크게 증가하고 있고, MCU별 기능도 다양해지고 있다.

때문에 과거에 비해 더욱더 MCU의 정상적인 동작과 정상상태의 확인이 중요해지고 있다. 이러한 확인을 위해 종래에는 주기적으로 MCU에 신호를 전달하고, MCU의 응답을 획득하여 정상여부를 판단했으나, 이를 통해서는 정확한 진단이 곤란하고, 실제 작동 범위의 문제를 검출하기 어려운 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0130475호(공개일 2018년 12월 07일) "마이크로 컨트롤러 유닛 감시 장치 및 방법"

따라서, 본 발명은 목적은 MCU가 스스로 진단을 수행하고, 진단결과를 회신하도록 함으로써 MCU의 이상여부를 빠르게 검출할 수 있도록 한 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 MCU의 주 손상이 발생하는 전원부의 이상을 감지하여 빠른 진단 및 알림이 가능하도록 한 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러는 전원부로부터 공급되는 전원의 전압을 획득하고, 상기 전압이 설정전압 이내의 값인지 확인하여 상기 설정전압을 초과여부에 따라 이상 플래그의 값을 결정하며, 상기 이상 플래그의 값에 따라 카운트를 클리어하거나 증가시키고, 카운트 값을 설정 카운트 값과 비교하여 이상 여부를 표시하는 진단플래그의 값을 설정하는 MCU를 포함한다.

본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러는 MCU가 스스로 진단을 수행하고, 진단결과를 회신하도록 함으로써 MCU의 이상여부를 빠르게 검출할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러는 MCU의 주 손상이 발생하는 전원부의 이상을 감지하여 빠른 진단 및 알림이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러의 구성 및 이 펌프 컨트롤러와 연결된 주변 구성을 간략하게 도시한 구성예시도.
도 2는 연료공급 펌프 컨트롤러의 자가진단 과정을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 도 2의 과정에서 이상, 정상을 판단함을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 리사이클링과 힐링을 설명하기 위한 예시도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러의 구성 및 이 펌프 컨트롤러와 연결된 주변 구성을 간략하게 도시한 구성예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연료공금 펌프 컨트롤러는 ECU(1), 전원부(10), 모터부(20) 및 MCU(30)를 포함하여 구성된다.

ECU(1)는 MCU(Micro Controler Unit, 30)를 통해 모터를 목표속도로 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하여 MCU에 제공한다. 이러한 ECU(1)는 MCU(30)가 정상상태인지 이상상태인지 확인하기 위해 MCU(30)로부터 듀티 신호를 전달받는다.

전원부(10)는 MCU(30)의 동작을 위한 전원을 제공한다. 특히, 전원부(10)는 MCU(30)의 동작에 필요한 전압이 다른 전원을 복수로 MCU(30)에 공급한다. 일례로 본 발명에서는 낮은 전압크기의 제1전원과 상대적으로 높은 전압크기의 제2전원을 MCU(30)에 공급한다. 여기서, 제1전원은 1.5V, 제2전원은 4.5이상 5.5V이하의 전압일 수 있다. 또한, 제1 전원은 MCU 공급 전압으로 일반적으로 VDDC로 표현될 수 있으며, 제2전원은 인버터 게이트 드라이빙 전압으로 VDDP로 표현될 수 있다.

모터부(20)는 MCU(30)로부터 제1제어신호(UVW)에 의해 동작한다. 이 모터부(20)는 모터(23)와 인버터(21)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 모터(23)는 동작에 의해 모터(23)가 설치된 대상을 동작시킨다. 인버터(21)는 제1제어신호(UVW)에 따라 모터(23)에 전원을 공급하여 모터(23)가 동작될 수 있게 한다.

MCU(30)는 모터(23)를 목표 속도로 회전시키거나 정지시키는 제어를 위해 제1제어신호를 모터부(20)에 전달한다. 이 MCU(30)는 목표속도에 따라 모터(23)의 회전이 제어되도록 제1제어신호(UVW)를 생성하여 모터부(20)에 전달한다. 이때, 인버터(21)에 의한 상전환이 이루어질 수 있도록 U, V, W 3상에 대해 각각 하이 및 로우 신호를 포함하는 신호를 전달하여 모터부(20)에 전달하고, 이를 ECU(1)가 원하는 목표속도로 회전시키게 된다.

특히, 이러한 과정에서 MCU(30)는 고장을 진단하기 위한 기능을 수행한다. 이러한 진단과정의 결과를 듀티 신호로 ECU(1)에 전달하여 자신의 고장여부를 ECU(1)가 인지할 수 있게 한다. 이를 위해 MCU(30)는 고장 여부, 고장의 종류에 따라 다른 주파수의 듀티 신호를 ECU(1)전달하며 이때, 5 내지 15Hz 범위의 듀티 사이클을 가지는 신호를 ECU(1)에 전달할 수 있다.

구체적으로 MCU(30)는 전원부(10)로부터 공급되는 전원의 전압이 미리 지정된 시간 이상 미리 지정된 전압을 벗어난 것으로 확인되면 이상이 발생된 것으로 판단하여 진단값을 이상이 발생됐음을 의미하는 값으로 변경하고, 이를 통해 듀티신호를 ECU(1)에 공급하게 된다.

더욱 구체적으로 MCU(30)는 전원부(10)로부터 공급되는 제1 및 제2전원(VDDP, VDDC)의 전압크기가 미리 설정된 크기를 벗어나는지(초과 또는 미만)를 확인하고, 벗어난 시간이 설정시간 동안 유지됐는지 확인하게 된다. 그리고, MCU(30)는 어느 한 전원의 전압이라도 설정시간 이상 정상범위를 벗어나는 경우 진단값을 이상발생으로 설정하게 된다. 이를 위해 MCU(30)는 이를 판단하거나, 진단값을 리셋하기 위한 과정을 수행하게 된다. 리셋은 이전 단계에서 이상이 발생하여 이상발생으로 설정된 진단값이, 이상에서 복귀되는 경우 수행된다. 이를 위해, MCU(30)는 전원값을 ADC(Analog Digital convertor)를 통해 획득하여 모니터링을 수행하게 된다. 이러한 과정에 대해서는 하기에서 다른 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 연료공급 펌프 컨트롤러의 자가진단 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 도 2의 과정에서 이상, 정상을 판단함을 설명하기 위한 예시도이다. 그리고 도 4는 리사이클링과 힐링을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명에 따른 연료공급 펌프 컨트롤러 자가진단 과정은 전압획득 단계(S10), 이상발생판단 단계(S20, S30), 진단플래그값 확인 단계(S40), 이상플래그값 비교 단계(S50), 카운터 처리 단계(S60, S70), 카운트 비교 단계(S80) 및 진단플래그 처리 단계(S90, S91)를 포함하여 구성된다.

전압획득 단계(S10)는 MCU(30)의 ADC에 의해 전원부(10)로부터 공급되는 전원의 전압이 측정되는 단계이다. ADC에 의해 측정된 전원은 MCU(30)의 코어(33)로 전달될 수 있다. 전술한 바와 같이 전원부(10)로부터 공급되는 전원은 코어(33), 다용도 입출력포트(GPIO: General Purpose Input/Output)와 같은 MCU(30)의 내부의 각부로 전달되며, 이때 전압은 공급대상에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 MCU(30) 내부에서는 2~3 레벨의 전압으로 구분되어 공급될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 전원부(10)는 MCU(30)에 제1전원(VDDP), 제2전원(VDDC)와 같은 2개 전압의 전원을 공급할 수 있으며, ADC는 1전원(VDDP), 제2전원(VDDC)의 전압을 측정하여 MCU(30)의 코어(33)에 전달하게 된다.

이상발생판단 단계(S20, S30)는 전원의 이상이 발생했는지 판단하기 위해 수행된다. 이 이상발생판단 단계(S20, S30)는 설정값 비교단계(S20)와 이상플래그 세트 단계(S30)를 포함하여 구성된다.

설정값 비교 단계(S20)에서 코어(33)는 측정된 전압을 미리 저장된 설정값과 비교하여 설정값 이내인지, 설정값을 초과하는지 판단하게 된다. 설정값은 비교하고자 하는 전원 즉, 제1전원(VDDP)와 제2전원(VDDC) 각각에 대해 마련될 수도 있고, 제1 및 제2전원(VDDP, VDDC)에 공통적으로 마련될 수도 있다. 일례로 설정값은 ±0.5V일 수 있으며, 이 설정값의 전압을 초과하는지의 여부를 판단하게 된다. 설정값 비교단계(S20)에서 전원(VDDP, VDDc)의 전압이 설정값 이내이면 진단플래그값 확인 단계(S40)를 수행하고, 설정값을 초과하는 경우 이상 플래그 세트 단계(S30)를 진행한다. 여기서, 초과는 전원의 전압이 설정값의 하한값(-0.5V) 미만이거나 설정값의 상한값(+0.5V)를 초과함을 의미한다.

이상플래그 세트 단계(S30)는 전원(VDDP, VDDC)의 전압이 설정값을 초과하는 경우 이상플래그를 이상이 발생함을 의미하는 값으로 설정하는 단계이다. 즉, 정상일 경우 '0' 또는 'False', 이상이 발생된 경우 '1' 또는 'true'로 설정될 수 있다. 이 이상플래그는 전원(VDDP, VDDC)의 전압이 설정값을 초과하는지의 여부를 단적으로 나타내는 것으로 전압 초과가 발생함으로 나타내기 위해 설정되며, 이 값을 이용하여 최종적으로 이상이 발생됐음을 나타내는 진단플래그의 값을 설정하게 된다. 도 3을 살펴보면, (a)는 제1전원(VDDP) 또는 제2전원(VDDC)의 전압을 시간의 경과에 따라 나타낸 것이다. (a)에서 정상전압(V1)으로 공급되는 전원의 전압이 상승할 수 있다. 이때 상승 직후 임의시간(x1)에 코어(33)가 이를 확인하게 되면, 이상플래그를 '1' 또는 True로 세트하게 된다. 이때, (b)를 살펴보면 진단플래그의 값은 정상을 나타내는 '0'의 값임을 확인할 수 있다.

진단플래그값 확인 단계(S40)는 코어(33)가 이전 진단 과정에서 설정된 진단플래그값을 확인하는 단계이다. 이전 진단 단계에서 설정된 진단플래그의 값을 확인하여 이후 단계를 분기한다. 이 진단플래그값 확인 단계(S40)는 이상이 지속되는지 또는 이상 발생이 종료되었는지를 확인하여 그에 따라 진단플래그값을 최종적으로 결정할 수 있도록 이후의 과정을 선택하기 위해 실행된다. 이때, 진단플래값이 이상 없음을 나타내는 false 값인 경우와 이상 있음을 나타내는 True 값이 경우 각각 정해진 절차에 의해 이후의 과정이 진행된다.

이상플래그값 비교 단계(S50)는 이상플래그가 설정됐는지를 코어(33)가 판단하는 단계이다. 이 이상플래그값 비교 단계(S50)는 전압 이상이 발생되어 이에 대응하는 처리를수행해야 하는지 또는 전압 이상이 해제되어 이에 대응되는 처리를 수행해야 하는지 판단하는 단계이다. 특히, 이 이상플래그값 비교 단계(S50)는 진단플래그값 확인 단계(S40)에 따라 서로 다른 이후의 과정을 수행하게 된다. 구체적으로 진단플래그값이 '0'인 경우 필터링을 처리하기 위한 과정을 수행하고, 진단플래그값이 '1'인 경우 힐링을 처리하기 위한 과정을 수행하게 된다. 이에 대해서는 하기에서 좀 더 상세히 설명을 진행하기로 한다.

카운터 처리 단계(S60, S70)는 이상발생에 따른 필터링 또는 정상상태 복귀에 따른 힐링의 유지 과정이 진행된다. 이를 위해 카운터 처리 단계는 필터링 처리단계(S60)와 힐링 처리단계(S70)을 포함한다. 이 필터링 처리단계(S60)와 힐링 처리단계(S70)는 각가 카운트 증가 단계(S62, S71), 카운트 클리어 단계(S61, S72)를 포함한다.

여기서, 필터링(FI)은 힐링(HI)은 도 4에 도시되어 있다. 필터링(FI)은 이상전압 발생 시점 및 이상전압 발생 후 이상전압이 유지되는 기간을 의미하고, 힐링(HI)은 이상전압에서 정상전압으로 복귀한 시점 및 정상전압으로 유지되는 기간을 의미한다.

우선 필터링처리 단계(S60)를 먼저 설명하면, 진단플래그값이 False인 상태에서 이상플래그 값이 확인되는 경우 즉, 이상전압이 발생되면, 이상전압이 유지되는 동안 코어(33)는 필터링을 확인하여 필터링 카운트를 증가시키게 된다(S62). 반면, 이상전압이 사라진 것으로 확인되면, 코어(33)는 필터링 카운트를 클리어하게 된다(S61).

또한, 힐링처리 단계(S70)에서는 이상플래그 값이 확인 되는 경우 이상이 발생되어 힐링이 중지된 것으로 판단하여, 코어(33)는 힐링카운트를 클리어하게 된다(S72), 반면, 이상플래그 값이 확인되지 않는 경우 이상상태에서 정상상태로 복귀했는지 판단하기 위해 힐링카운트를 증가시키게 된다(S71).

이와 같은 카운트 처리 단계가 진행되면, 이후 단계에서 카운트 시간을 설정시간과 비교하는 카운트 비교단계(S80)가 진행된다. 이 카운트 비교단계(S80)는 필터링 카운트 비교단계(S83)과 힐링 카운트 비교단계(S81)로 구분되어 진행된다.

필터링 카운트 비교단계(S83)에서 코어(33)는 필터링처리 단계(S60)의 카운트를 미리 정해진 필터링 카운트 값과 비교하게 된다. 코어(33)는 필터링 카운트 값과 비교하여 이상 발생이 지속되어 이상으로 진단해야 하는지 판단하게 된다. 이 필터링 카운트 비교단계(S83)에서 필터링을 카운트한 시간이 설정된 필터링 카운트값을 초과하면 이상전압이 설정시간 이상 지속된 것으로 판단(S83)하게 된다. 반면에, 필터링을 카운트한 시간이 설정된 카운트값 미만이면 S91단계로 분기하게 된다. 이러한 필터링의 카운트가 도 3의 (c)에 도시되어 있다.

힐링 카운트 비교단계(S81)에서 코어(33)는 힐링 카운트값을 미리 설정된 힐링 카운트 값과 비교하게 된다. 이때 설정시간 즉, 미리 설정된 힐링 카운트 값 이하의 힐링 카운트 값이 확인되면 코어는 힐링이 중지되고 이상이 발생된 것으로 판단(S81)하며, 힐링카운트 값이 설정된 카운트 값을 초과하는 경우 이상전압이 해소되고 정상전압으로 복귀한 것으로 판단하게 된다.

진단플래그 세트 단계(S90, S91)는 카운트 비교단계(S81, S83)의 결과를 진단플레그에 반영하는 단계이다. 이 단계에서 코어(33)는 힐링이 완료되거나, 필터링이 중지된 것으로 판단되면 진단플래그의 값을 클리어하여 '0' 값이 기입되도록 하고, 이를 통해 ECU(1)에 정상동작임을 알릴 수 있게 진단플래그 값을 설정한다(S91).

반면에 힐링이 중단되거나, 필터링이 지속된 것으로 판단되면 진단플래그의 값을 '1' 또는 'True'로 기록하여 이상이 유지되고 있음을 표시하게 된다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 전원부 20: 모터부
21: 인버터 23: 모터
30: MCU 31: ADC
33: 코어

Claims (5)

1. 전원부로부터 공급되는 전원의 전압을 획득하고, 상기 전압이 설정전압 이내의 값인지 확인하여 상기 설정전압을 초과여부에 따라 이상 플래그의 값을 결정하며,
   상기 이상 플래그의 값에 따라 카운트를 클리어하거나 증가시키고,
   카운트 값을 설정 카운트 값과 비교하여 이상 여부를 표시하는 진단플래그의 값을 설정하는 MCU를 포함하고,
   상기 MCU는 상기 이상 플래그의 값을 결정한 후 이전의 상기 진단플래그 값을 확인하여 필터링 과정 또는 힐링 과정 중 어느 하나를 수행하는 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러.
2. 삭제
3. 제 1 항에서,
   상기 MCU는
   이전의 상기 진단플래그 값이 이상없음으로 기록된 경우,
   상기 필터링 과정을 수행하여, 상기 이상플래그의 값에 따라 필터링 카운트를 증가시키거나, 클리어하며,
   이전의 상기 진단플래그 값이 이상있음으로 기록된 경우
   상기 힐링 과정을 수행하여, 상기 이상플래그의 값에 따라 힐링 카운트를 증가시키거나, 클리어 하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러.
4. 제 3 항에서,
   필터링을 카운트 한 시간이 필터링 설정시간보다 작거나, 상기 힐링을 카운트한 시간이 힐링 설정시간을 초과하는 경우 상기 진단플래그의 값은 이상없음으로 기록되는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원은 전압이 다른 복수로 공급되고,
   복수의 전원 중 어느 하나가 설정전압을 초과하는 경우 상기 이상플래그의 값은 이상있음으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 가지는 연료공급 펌프 컨트롤러.
   

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